一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果立即引起全球的關(guān)注。有人認(rèn)為它預(yù)示著生命科學(xué)可能進(jìn)入新紀(jì)元,也有一些嚴(yán)厲的批評(píng)者指責(zé)實(shí)驗(yàn)的操縱者“想扮演上帝的角色” 　　 　　“辛西婭”來了
　　總有人試圖解答生命的起源。如今,這個(gè)星球上信仰上帝的人們,或是堅(jiān)定的達(dá)爾文主義者,可能遭遇一個(gè)突然“闖入”的強(qiáng)敵
　　□ 王家敏
　　
　　2010年5月21日,《科學(xué)》雜志報(bào)告
　　 了世界上首例“人造生命”的誕生―― 一種由人工合成的基因組所控制產(chǎn)生的單細(xì)胞生物――絲狀支原體,由美國克雷格?文特爾研究所的科學(xué)家“制造”出來,它被該研究所的“老板”克雷格?文特爾命名為――辛西婭(synthia,意為“合成體”)。
　　這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果立即引起全球的關(guān)注。有人認(rèn)為它預(yù)示著生命科學(xué)可能進(jìn)入新紀(jì)元,但一些嚴(yán)厲的批評(píng)者則指責(zé)文特爾“想扮演上帝的角色”。
　　美國總統(tǒng)奧巴馬很快致信總統(tǒng)生物倫理問題委員會(huì)主席古特曼,要求在一周內(nèi)評(píng)估這項(xiàng)研究在醫(yī)學(xué)、環(huán)境和安全等領(lǐng)域的影響。
　　
　　15年“制造”出最簡(jiǎn)單生命體
　　聽證會(huì)是一次正面交鋒。
　　美國時(shí)間5月27日上午10點(diǎn),文特爾出現(xiàn)在國會(huì)山,為引發(fā)倫理擔(dān)憂的“人造生命”研究作證。他向聽證會(huì)提交了36頁的說明文件,涉及人工合成基因組控制生命的技術(shù)核心、研究過程、應(yīng)用前景、倫理風(fēng)險(xiǎn)等關(guān)鍵問題,他回答,“我們的研究是一個(gè)概念證明,這些工具和技術(shù)將有望用于更多的關(guān)鍵領(lǐng)域�！�
　　的確,“辛西婭”僅證明了“人造生命”這個(gè)概念,這種由人工合成基因組控制的單細(xì)胞生物,離復(fù)雜的生命形式還相去甚遠(yuǎn)。而“辛西婭”的技術(shù)核心在于其基因組完全由基本化合物人工合成,并被證明移植到近似細(xì)胞內(nèi)后,仍能控制細(xì)菌的正常繁殖,因而被指“具有完全的生命特征”。
　　文特爾小組的技術(shù)路線包含三步:第一,對(duì)一種名為絲狀支原體的微生物進(jìn)行基因組測(cè)序,以解碼其DNA的排序;第二,根據(jù)這種自然生命的DNA排序,用基本化合物合成基因組;第三,為了證明這種經(jīng)過人工排序的基因組能否準(zhǔn)確表達(dá),需要把它植入到與其近似的山羊支原體中,觀察它能否使細(xì)胞正常工作。
　　文特爾在聽證會(huì)上表示,上述三個(gè)步驟耗用了研究小組15年的時(shí)間。
　　然而,一些科學(xué)家卻并不看重這一成果。早在2007年,就在文特爾的構(gòu)想初步實(shí)現(xiàn)的時(shí)候,英國劍橋大學(xué)生物化學(xué)系細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)專家尼克?蓋伊在《衛(wèi)報(bào)》上撰文認(rèn)為,文特爾小組的工作是建立在其他科學(xué)家的研究成果之上的。完成這樣一個(gè)實(shí)驗(yàn),需要了解化學(xué)合成核酸的方法,需要利用DNA復(fù)制、遺傳信息轉(zhuǎn)錄、翻譯到蛋白質(zhì)合成的多個(gè)步驟。而文特爾小組并非這些方法的發(fā)明者,“他們的工作只是利用這些現(xiàn)有的技術(shù)‘裝配’出一個(gè)人工生命體�！�
　　文特爾在5月27日的聽證會(huì)中也坦陳,20世紀(jì)80年代以來,科學(xué)界開始大規(guī)模轉(zhuǎn)基因?qū)嶒?yàn)與基因組測(cè)序,形成大量基因庫,也為自己的研究提供了技術(shù)環(huán)境。盡管如此,文特爾仍對(duì)自己研究的意義充滿信心,“即使我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了人類基因組的所有基因,但還是不能理解最簡(jiǎn)單的細(xì)胞,這就是我們繼續(xù)研究的原因。我們必須制定新的工具和技術(shù)用于構(gòu)建大片段基因代碼,并學(xué)習(xí)如何將基因組轉(zhuǎn)換到另一個(gè)物種。”
　　2007年的研究成果發(fā)表后,文特爾認(rèn)為,“一旦完成了支原體人工合成基因組的準(zhǔn)備工作,將能在很短的時(shí)間里合成第一個(gè)細(xì)菌�！彼麄冾A(yù)計(jì)這一過程大概需要數(shù)周或數(shù)月。而實(shí)際上,他們用了超過兩年的時(shí)間。在新發(fā)表的研究結(jié)果中,文特爾團(tuán)隊(duì)最終完成了人工合成基因組,并將之植入活體細(xì)胞,重新啟動(dòng)受體細(xì)胞的生命程序:
　　研究小組將絲狀支原體的(供體細(xì)菌)DNA解碼,然后按照DNA序列,利用基本化合物合成了四條人造DNA鏈,并依靠酵母把四條DNA鏈聚合起來,最后形成關(guān)鍵的人工基因組。隨后,通過基因組移植方法將人造DNA植入山羊支原體(受體細(xì)菌)中。為了讓兩種支原體交換基因組,研究人員把絲狀支原體包裝到一個(gè)膠囊內(nèi),并用酶來分解它們和摧毀它們的蛋白質(zhì),然后剩下裸露的基因組。
　　然后,科學(xué)家把這個(gè)裸露的基因組與山羊支原體混合在一起,并添加一種能把兩者融合在一起的化學(xué)物質(zhì),產(chǎn)生同時(shí)擁有兩個(gè)基因組的細(xì)胞。在這個(gè)雜交細(xì)胞分裂時(shí),一種基因組(山羊支原體的天然DNA)應(yīng)當(dāng)在子細(xì)胞中完全死亡,而另一種基因組(絲狀支原體的合成DNA)應(yīng)留下來,才能檢驗(yàn)合成的DNA是否具有復(fù)制和產(chǎn)生新生命的功能。由于供體絲狀支原體的基因組中包含了一種耐受特殊抗生素的基因,研究小組用抗生素進(jìn)行篩選,殺死受體基因組,存活的人工合成基因組就會(huì)指令細(xì)胞新陳代謝與繁殖。
　　
　　尚未打開的“黑匣子”
　　這項(xiàng)研究證明了文特爾的重要的觀點(diǎn),即人工合成的基因組被植入活體細(xì)胞后可以重新啟動(dòng)生命的復(fù)制程序。從根本上說,這也是合成生物學(xué)“重塑生命”的核心:生命的所有“零件”都能由化學(xué)方法合成,進(jìn)而通過工程化的方式“組裝”成實(shí)用的生物組織。對(duì)此,文特爾在聽證會(huì)上表示,“將生命密碼轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)語言的0和1,人們就可以像編程一樣控制基因和表達(dá)。”
　　早在2002年,文特爾就有強(qiáng)大的支持者。他接受了美國能源部300萬美元的經(jīng)費(fèi),計(jì)劃在其馬里蘭州的生物能源替代品研究所,以基本化合物合成的DNA來創(chuàng)造一種新的微生物。這種微生物可以產(chǎn)生硫化氫用以燃燒,或者吸收和貯藏二氧化碳,以便除掉大氣中過量的溫室氣體。
　　這一合成生物學(xué)技術(shù)向人們描繪了美好的前景。人類將攻克生命起源和生物進(jìn)化等根本性難題,有能力影響植物和動(dòng)物的生命過程,改變農(nóng)業(yè)和生態(tài)環(huán)境,能夠合成攻克疾病所需要的蛋白質(zhì),甚至改變?nèi)祟惖闹虏』�因�?
　　當(dāng)然,也有人認(rèn)為在醫(yī)療、環(huán)境等方面,合成生物的作用被夸大了。
　　“這一研究仍有多處尚未打開的黑匣子�！� 中國科學(xué)院北京生命科學(xué)研究院副院長(zhǎng)高福說,在設(shè)計(jì)、合成、裝配及移植基因組的環(huán)節(jié)中,還存在兩個(gè)瓶頸,“在解決這些問題之前,人類只能改造生命,而非真正意義上的創(chuàng)造”。
　　在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié),人類還沒有能力像編程一樣寫出全新且能夠準(zhǔn)確表達(dá)的基因序列,只能是對(duì)自然基因進(jìn)行模仿或者加強(qiáng);在移植環(huán)節(jié),人類還難以制造基因組生存的環(huán)境――細(xì)胞。這與克隆生物、試管嬰兒等技術(shù)所遭遇的瓶頸一樣。無論是從細(xì)胞里提取出來的基因,還是體外受孕的受精卵,都需要回到合適的生長(zhǎng)環(huán)境,比如細(xì)胞或胎盤中。
　　高福表示,“現(xiàn)在還很難評(píng)估文特爾團(tuán)隊(duì)研究的實(shí)際應(yīng)用前景,目前經(jīng)典的應(yīng)用技術(shù)是青蒿素、胰島素等‘半合成’生物技術(shù)�！�
　　“合成生物學(xué)在中國還處于建設(shè)學(xué)科的階段,文特爾團(tuán)隊(duì)用了15年,花掉了7000萬美元,其他國家的科學(xué)家是否需要進(jìn)行同樣的基礎(chǔ)研究?”高福說,“我們需要考慮的是,如果不進(jìn)行基礎(chǔ)研究,有可能面對(duì)未來的專利壟斷問題,但我們也有更為緊迫的任務(wù),諸如解決中國眼前的醫(yī)療、環(huán)境問題。”
　　
　　“窺視”生命本質(zhì):從“多利”到“辛西婭”
　　人類應(yīng)不應(yīng)該制造新的生命體?20世紀(jì)90年代,克隆技術(shù)在全世界掀起巨大爭(zhēng)論。這一次,文特爾有了更大的麻煩,“人造生命”不僅挑戰(zhàn)上帝的創(chuàng)造,也遭到了達(dá)爾文主義者的詰難。
　　1996年,第一個(gè)真正意義上的克隆哺乳動(dòng)物“多利羊”的誕生,就引起過這種爭(zhēng)論。在“多利羊”之后,克隆貓、克隆猴等相繼誕生,意大利甚至有克隆嬰兒的報(bào)道,但至今未獲證實(shí)。克隆實(shí)質(zhì)上是一種無性繁殖技術(shù),它是將體細(xì)胞中完整的基因組提取出來,注入一個(gè)卵細(xì)胞空殼中,由此培育出基因型完全相同的后代。與克隆不同的是,文特爾采用的基因合成技術(shù)是根據(jù)DNA排序,通過人工合成排列堿基而組成基因。
　　“這項(xiàng)研究涉及公共健康和安全問題,需要從哲學(xué)層面上加以關(guān)注。”聽證會(huì)上,黑斯廷斯中心的生物倫理學(xué)家格雷戈里認(rèn)為,“美國聯(lián)邦政府應(yīng)該在更高層面完善現(xiàn)有的監(jiān)管框架”。
　　隨著20世紀(jì)70年代出現(xiàn)的重組DNA技術(shù),在這一領(lǐng)域工作的研究人員開始擔(dān)心可能招致的風(fēng)險(xiǎn)。1975年2月,美國科學(xué)界在加利福尼亞州阿西洛馬爾召開會(huì)議,討論潛在的生物危害和生物技術(shù)管理制度,擬訂了確保DNA重組技術(shù)安全的自愿原則。2007年6月,多位科學(xué)家在《自然?生物技術(shù)》雜志上發(fā)表題為《DNA合成與生物安全》的文章,提出了由合成公司、研究機(jī)構(gòu)及政府管理機(jī)構(gòu)相互配合、共同遵守的框架。
　　“科學(xué)界的規(guī)范并不能阻止不負(fù)責(zé)任的研究者,” 華中科技大學(xué)哲學(xué)系教授殷正坤在接受記者采訪時(shí)說,“真正發(fā)揮作用的是有關(guān)轉(zhuǎn)基因技術(shù)的嚴(yán)格審查和準(zhǔn)入法規(guī)、有關(guān)輔助生殖的法規(guī)、以及禁止生殖性克隆的國際共識(shí)等。盡管中國的合成生物學(xué)研究剛剛起步,學(xué)界與政府還是應(yīng)該盡早考慮嚴(yán)格的規(guī)范與審查。”
　　文特爾團(tuán)隊(duì)表示,他們的研究不會(huì)為任何恐怖分子所利用,他們已經(jīng)故意制造缺陷,使生物在實(shí)驗(yàn)器皿外不可能生存。
　　實(shí)際上,更大的爭(zhēng)議在另一個(gè)維度。
　　英國牛津大學(xué)倫理學(xué)教授朱利安?薩烏萊斯庫評(píng)論說,“文特爾推開了人類歷史上最重要、最基礎(chǔ)的那扇大門――窺視生命的本質(zhì)。他直接扮演了上帝的角色,創(chuàng)造出自然界原本不存在的新生命。”
　　“對(duì)他們來說,反對(duì)合成生命是一種信仰的直覺,這種直覺相信生命只能由上帝創(chuàng)造,或是在自然界中經(jīng)過長(zhǎng)期進(jìn)化形成,只有順應(yīng)自然發(fā)展規(guī)律的行為才是符合倫理的。”殷正坤認(rèn)為,“尊重生命確實(shí)是一條基本的倫理原則,但尊重生命并不意味著我們對(duì)地球上任何生命形式都不能利用和改造,況且,目前也只做到了改造這一步�！�
　　
　　基因牛仔
　　暢游在風(fēng)險(xiǎn)投資的海洋中,科學(xué)天才克雷格?文特爾一次次用他的經(jīng)歷證明:真正的科學(xué)研究不用非要請(qǐng)政府“埋單”
　　
　　對(duì)于世界上眾多深居簡(jiǎn)出的科學(xué)家來說,在實(shí)驗(yàn)室里的發(fā)明創(chuàng)造若能發(fā)表在《科學(xué)》和《自然》等頂尖學(xué)術(shù)期刊上就足夠名垂青史了;而到了讓政府興師動(dòng)眾、主動(dòng)質(zhì)詢的程度,許多人或許就覺得過分了。
　　但克雷格?文特爾似乎不這么認(rèn)為。
　　迫于來自總統(tǒng)奧巴馬和全社會(huì)的壓力,美國國會(huì)眾議院能源和商務(wù)委員會(huì)5月27日邀請(qǐng)文特爾就合成生物學(xué)技術(shù)的倫理問題接受聽證。而就在“辛西婭”這一人工合成生命體成果面世當(dāng)日,奧巴馬就通過書面形式敦促美國生物倫理委員會(huì)督察這一項(xiàng)目的“安全”并向聯(lián)邦政府匯報(bào),語氣不無擔(dān)憂。
　　“生物合成技術(shù)能最終幫助人類擺脫對(duì)原油的饑渴�！边@位63歲的科學(xué)家在美國國會(huì)山堅(jiān)決地表示�！拔覀�?nèi)斯ず铣傻募?xì)胞并非無中生有的生命。只不過,它的母體來自電腦工程。”
　　文特爾不是第一次面對(duì)政府的質(zhì)疑,因此,如今的他比任何時(shí)候都更在意自己的發(fā)言平臺(tái)。自從以他個(gè)人名字命名的研究所宣布那個(gè)具有生命甚至擁有“個(gè)性簽名”基因的絲狀支原體誕生之時(shí)起,這位倔強(qiáng)的美國人只在紐約接受了路透社的一次專訪,他言辭謹(jǐn)慎。
　　
　　“單挑”人類基因組計(jì)劃
　　1990年,全球人類基因組計(jì)劃啟動(dòng),美、英、日、法、德和中國相繼加入。這一動(dòng)用全球30億美元的項(xiàng)目原計(jì)劃用15年來完成人類全基因組測(cè)序。當(dāng)時(shí)的文特爾還是美國國家衛(wèi)生研究院的研究員。但在此期間,他已經(jīng)掌握了快速辨識(shí)細(xì)胞基因的技術(shù),并將其應(yīng)用在人類大腦基因的辨認(rèn)上。此后,這項(xiàng)技術(shù)還成為他在1993年獨(dú)自創(chuàng)建的基因組研究院的開山之作。
　　癡迷工業(yè)化生產(chǎn)的文特爾逐漸覺得人類基因組項(xiàng)目是在愚公移山。用他的話說,這樣耗時(shí)的速度慢得“令人心碎”。
　　“我們把傳統(tǒng)基因技術(shù)用數(shù)十年才能完成的工程縮減到數(shù)月、數(shù)周甚至數(shù)天完成。”文特爾解釋。而他的新創(chuàng)造和傳統(tǒng)技術(shù)的主要區(qū)別就在于電腦科技的運(yùn)用:文特爾用電腦程序模擬基因排序,而不再通過手工操作測(cè)序。這個(gè)方法把一個(gè)細(xì)胞的所有基因粉碎成無數(shù)個(gè)DNA片段,提供給測(cè)序機(jī)“破譯”。電腦處理由此生產(chǎn)的瑣碎數(shù)據(jù),并把密碼一點(diǎn)點(diǎn)拼接成完整的基因組序列。文特爾把這一發(fā)明叫做“霰彈測(cè)序法”,一股要打破生物工程舊傳統(tǒng)的氣勢(shì)。
　　雖然這種方法只是對(duì)以往“快速標(biāo)簽測(cè)序法”的一種改進(jìn),但當(dāng)科學(xué)家把大量工作交給電腦后,則大大提高了測(cè)序工作的速度。
　　“正是人工操作的費(fèi)用造成基因測(cè)序這個(gè)項(xiàng)目居然需要耗費(fèi)數(shù)十億美元�！蔽奶貭柕挠�(jì)算不能說不精準(zhǔn)。
　　自從文特爾得到風(fēng)險(xiǎn)投資商華萊士?斯坦伯格的7000萬美元的投資,他就帶領(lǐng)自己麾下的數(shù)百名科學(xué)家進(jìn)行著通過融資實(shí)現(xiàn)研究,通過研究吸引更多融資的循環(huán)。
　　在文特爾的帶領(lǐng)下,他所創(chuàng)辦的塞雷拉基因組公司居然展開了與全球人類基因組計(jì)劃的競(jìng)爭(zhēng)。這項(xiàng)具有商業(yè)目的的研究計(jì)劃一經(jīng)報(bào)道便激起非議,因?yàn)槿�雷拉研究�?jì)劃的目的是要建立一個(gè)需付費(fèi)才能使用的基因組數(shù)據(jù)庫。因此,雖然文特爾一戰(zhàn)成名,但他的“企圖”在遺傳學(xué)界完全不受歡迎。
　　雖然最終文特爾私有化的意圖并未實(shí)現(xiàn),本人也遭董事會(huì)解雇,但他的出現(xiàn)讓人類基因組計(jì)劃提前五年完成。文特爾本人也和他的老領(lǐng)導(dǎo)、美國國家衛(wèi)生研究院院長(zhǎng)弗蘭西斯?柯林斯一起登上2000年7月《時(shí)代》周刊的封面,并出席了由美國總統(tǒng)克林頓在白宮主持的人類基因組計(jì)劃測(cè)序成功的儀式。
　　
　　合成生物學(xué):我的地盤我做主
　　這次幾乎是個(gè)人英雄主義的成功讓文特爾更大膽地抨擊美國的科研資助體制�！罢�府每到撥款的時(shí)候都顯得那么謹(jǐn)小慎微。其實(shí)真正杰出的想法是需要有勇氣的人來投資的,因?yàn)槿祟愇磥淼纳�存很大程度上取決于新科學(xué)的發(fā)展,我們已經(jīng)不能再用一種常規(guī)的眼光來看科學(xué)的發(fā)展了。”文特爾曾說。
　　“到目前為止,我的所有突破性的發(fā)現(xiàn)統(tǒng)統(tǒng)不是源自政府投資的項(xiàng)目。當(dāng)我們用快速方法給人類基因組測(cè)序的時(shí)候,政府不相信我們,直到后來我們的技術(shù)被承認(rèn),政府的資金才開始進(jìn)來。但對(duì)于很多科學(xué)家來說,等到政府回心轉(zhuǎn)意之時(shí),可能早已經(jīng)晚了�！蔽奶貭栄哉Z中不無遺憾。
　　現(xiàn)在的文特爾繼續(xù)在尋找投資合作伙伴完成自己的三個(gè)未來目標(biāo):制造能實(shí)現(xiàn)碳中和的細(xì)菌、為生產(chǎn)燃料電池制造能產(chǎn)生氫氣的細(xì)菌,以及創(chuàng)新藥物的發(fā)明。如今,他在三方面都取得了進(jìn)展。
　　他的團(tuán)隊(duì)和石油公司合作,通過二氧化碳制造甲烷,并且利用地殼表層黏土、水、石油和瀝青的混合物油砂來制造新燃料。此外,在馬來西亞,文特爾的團(tuán)隊(duì)還在研究如何利用當(dāng)?shù)氐臋壚朴秃吐槟緲鋪碇谱鳝h(huán)保燃料的原料。
　　關(guān)于創(chuàng)新藥物的開發(fā),文特爾更是抱有極大的熱情。“我們?cè)谘芯恐扑帉W(xué)方面的新路徑。我認(rèn)為人類的未來在于創(chuàng)新科學(xué)的運(yùn)用,在今后的藥物領(lǐng)域,生物科學(xué)的使用將成為制藥者的常規(guī)動(dòng)作。”
　　
　　從越戰(zhàn)老兵到科學(xué)奇才
　　文特爾出生在充滿爭(zhēng)議的摩門教圣城――鹽湖城。即便后來全家遷居到西部城市舊金山,在親戚們的眼中,文特爾的童年依然是不思進(jìn)取。
　　中學(xué)畢業(yè)后,文特爾參加了海軍醫(yī)療兵團(tuán),接受了醫(yī)護(hù)兵的訓(xùn)練,并被派往越南戰(zhàn)場(chǎng)。有文章曾指出,文特爾的冒險(xiǎn)精神來自他1967年在越南戰(zhàn)場(chǎng)上的死亡之旅。在越南峴港,文特爾見過怯弱怕死的年輕人,也見過誓死不屈的英雄,跨越了生死的他倍感在生命中冒險(xiǎn)的意義。文特爾回國后就攻讀圣迭戈大學(xué)的生物化學(xué)學(xué)士學(xué)位,幾年后又獲得生理學(xué)和藥理學(xué)博士學(xué)位,從此走上了生物科技之路。
　　文特爾去年4月為英國《經(jīng)濟(jì)學(xué)人》雜志撰文,高調(diào)發(fā)表了自己對(duì)基因工程的態(tài)度。
　　“在人類10萬年的演化史中,我們獲取知識(shí)的渠道就是收集、解讀生命信息。如果人類只是接收信息,而不成為信息的提供者,我們就不可能取得任何進(jìn)步。如今,我們的社會(huì)存在沉淪的可能,這就是因?yàn)樵诨�因技術(shù)逐步成熟的背景下,我們?nèi)祟愡�未學(xué)會(huì)如何利用基因來傳遞生命知識(shí)。”文特爾寫道,“人類靠性來遺傳自己的基因,卻只能依靠后天教育來傳遞前輩積累的生命信息。”
　　“人類已經(jīng)到了可以匯集各自的基因,并構(gòu)成種族的共同記憶從而創(chuàng)造人類未來的時(shí)刻了。”文特爾說。(崔曉火)
　　(本組文章摘自《中國新聞周刊》2010年第20期,作者為該刊記者)

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